2.1.Схема 1.
Рис.№5. Веерообразная схема расположения цилиндров, угол развала 60 градусов (схема 1), все цилиндры расположены в одной плоскости, перпендикулярной к оси коленчатого вала. Начало отсчёта угла поворота- от оси первого цилиндра.
2.1.1. Исследование сил инерции.
Чтобы найти суммарный вектор сил инерции, будем суммировать вектора для всех цилиндров. Сначала найдём суммарный вектор для 1 и 4 цилиндров (суммируем алгебраически, т.к. оси цилиндров лежат на одной прямой), затем найдём геометрическим суммированием (по теореме косинусов) вектор для 2 и 3 цилиндров.
Далее геометрически складываем эти два вектора, учитывая угол между ними в каждом, из исследуемых положений механизма.
,
где γ –угол между
и
,
изменяется от 60 до 120 град.
Табл.№5 Силы инерции 1 порядка (схема №1)
Рис.№6. Диаграммы сил инерции 1 порядка для 4 цилиндров (схема 1).
На рис. №6 отображены диаграммы сил инерции первого порядка. Диаграммы для 1 и 4 цилиндров совпадают, т.к. поршни двигаются в одинаковых направлениях, синхронно.
Также, как и силы 1 порядка суммируем силы 2 порядка: 1 и 4 цилиндры - алгебраически, 2 и 3 – геометрически. Затем складываем эти результирующие.
Табл.№6 Силы инерции 2 порядка (схема №1)
Рис.№7. Диаграммы сил инерции 2 порядка для 4 цилиндров (схема 1).
На рис. №7 видно, что диаграммы сил инерции второго порядка для 1 и 4 цилиндров, совпадают.
Выводы:
Для сил инерции I порядка
-
Суммарный вектор сил инерции первого порядка изменяется от -Pmax до Pmax, вращается с частотой коленчатого вала.
-
Его направление совпадает по направлению с радиусом кривошипа.
-
Эту суммарную силу можно уравновесить дополнительной массой противовеса на продолжении щек коленчатого вала.
Для сил инерции II порядка
-
Величина силы меняется от нуля до максимального отрицательного или положительного значения .
-
Частота изменения максимума (плюс минус) равна двойной частоте вращения вала.
-
Уравновесить силы инерции 2 порядка можно, применив систему Ланчерстера с валами, вращающимися с 2 раза большей угловой скоростью, чем коленчатый вал.
2.1.2. Исследование сил рабочего процесса в рабочей полости поршневого компрессора.
Построим график зависимости тангенциальной силы и крутящего момента на коленчатом валу от угла поворота кривошипа. Для этого воспользуемся результатами исследования для одноцилиндровой машины. Составим таблицу суммарных моментов от рабочего процесса всех цилиндров.
Табл. №6. Зависимость вращающего момента от угла поворота кривошипа:
Рис. №6. Зависимость крутящего момента от угла поворота кривошипа:
